مدلسازی دینامیکی راکتور ستونی پرشده فرایند هیدرولیز متیل استات و تعیین ضرایب پراکندگی محوری

محورهای موضوعی : شیمی تجزیه

علی‌اکبر افتخاری ¹ (شرکت ملی صنایع پتروشیمی، پژوهش فناوری پتروشیمی)
مهدی احتشامی ² (شرکت ملی صنایع پتروشیمی، پژوهش فناوری پتروشیمی)
مهناز رحیمی ³ (شرکت ملی صنایع پتروشیمی، پژوهش فناوری پتروشیمی)
محمد رضا جعفری نصر ⁴ (شرکت ملی صنایع پتروشیمی، پژوهش فناوری پتروشیمی)

تاریخ دریافت : 1388/12/01 تاریخ پذیرش : 1389/02/01 تاریخ انتشار : 1389/03/01

کلید واژه: بهینه‌سازی, مدل‌سازی, ضرایب پراکندگی محوری, هیدرولیز, راکتور ستونی پرشده,

چکیده مقاله :

در این مقاله راکتور پرشده فرایند هیدرولیز متیل استات مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا محدودیت‌های انتقال جرم از توده سیال به سطح کاتالیست و از سطح کاتالیست به درون آن بررسی گردید. پس از حصول اطمینان از عدم وجود محدودیت نفوذ، یک مدل شبه‌همگن یک‌بعدی با در نظر گرفتن ضرائب پراکندگی محوری برای این راکتور ارایه گردید. در این مدل جذب سطحی انتخابی اجزا بر روی کاتالیست رزین تبادل یونی اسیدی به صورت مدل جذب سطحی لانگمیر و سرعت واکنش به صورت مدل سینتیکی LHHW که هر دو بر اساس فعالیت اجزا بیان می‌شود (مدل UNIQUAC) و به‌وسیله‌ی همین گروه به دست آمده است بیان گردید. برای تعیین ضرائب پراکندگی محوری ابتدا با انجام یک آزمایش ورودی ضربه‌ای به راکتور تغییر غلظت محصول خروجی راکتور بر حسب زمان تعیین گردید. سپس با حل مدل با استفاده از روش عددی خطوط (Method of lines) و محاسبه مجموع قدرمطلق اختلاف‌های بین غلظت خروجی محاسبه شده و به دست آمده در آزمایشگاه به عنوان تابع هدف و استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی لونبرگ - مارکوا مقادیر ظریب پراکندگی محوری محاسبه گردید. مقایسه مدل ارائه شده با مدل ایده‌آل پلاگ و مدل‌های قبلی ارایه شده نشان دهنده دقت و جامعیت مدل ارایه شده در این مقاله است که می‌تواند در راکتورهای مشابه فراوان موجود به کار رود.

منابع و مأخذ:

[1] Xiao, J.; Liu, J.; Li, J.; Jiang, X.; Zhang, Z. Increase MeOAc ConConversion in PVA Production by Replacing the Fixed BedBed Reactor with a Catalytic Distillation Column. CheChemical Engineering Science. 2001, 56, 6553-6562.
[2] Lee, Myron M.; “Method and apparatus of methyl acetate hydrhydrolysis”, U.S. Patent 0183549 A1, 2002.
[3] Popken, T.; Gotze, L.; Gmehling, J. Reaction Kinetics and CheChemical Equilibrium of Homogeneously and Heterogenegeneously Catalyzed Acetic Acid Esterification with MetMethanol and Methyl Acetate Hydrolysis. Ind. Eng. CheChem. Res. 2000, 39, 2601-2611.

[4] احتشامی، م.؛ رحیمی، ن.؛ جعفری نصر، م. ر، " تبیین روشی جدید در فرآیند آب آب کافت متیل استات جهت تولید استیک اسید و متانول" ، نهمین کنگره ملی مهند مهندسی شیمی ایران، دانشگاه علم و صنعت ایران.

[5] Yu, W.; Hidajat, K.; Ray, A. K. Determination of Adsorption tion and Kinetic Parameters for Methyl Acetate Esterificatfication and Hydrolysis Reaction Catalyzed by Amberlyst 15. 15. Applied Catalysis A: General. 2004, 260, 191–205.

[6] احتشامی، م.؛ رحیمی، ن.؛ افتخاری، ع. ا.؛ جعفری نصر، م. ر.؛ گودرزنیا، ا، " بررسی تجربی تجربی سینتیک و تعادل شیمیایی واکنش آب کافت متیل‌استات درمجاورت کاتالی کاتالیست رزین تبادل یونی اسیدی " ، دهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، ایران، دانشگاه سیستان و بلوچستان.

[7] Missen, R. W., Mims, C. A., Saville, B. A., “Introduction to chto chemical reaction engineering and kinetics”, John WileWiley & Sons, Inc., 1999.
[8] H. S., “Elements of chemical reaction engineering”, Prentice-tice-Hall, 2nd Edition, 1992.
[9] Mears, D. E., “Tests for transport limitations in experimental ctal catalytic reactors”, Ind. Eng. Chem. Process Des. DevDevelop. 10, 4, 1971.

[10] افتخاری، علی اکبر، "مدل سازی و شبیه سازی راکتور و فرایند آب کافت متیل متیل استات و بررسی آزمایشگاهی آن"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی شیمی -پدید- پدیده‌های انتقال و فرایندهای جداسازی- دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگادانشگاه صنعتی شریف، 1384.

[11] Schiesser, W. E., “The numerical method of lines”, Academidemic Press, New York, 1991.

[12] “MATLAB 6.5 Help”, MathWorks, Inc., 2004.